DE1771180C3 - Verfahren zur Herstellung von Reyon-Papier oder Vliesstoffen im Naßverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Reyonpapier oder Vliesstoffen im Naßverfahren unter Verwendung wäßriger Suspensionen von unvollständig regenerierten, im Viskoseprozeß gewonnenen Zellstoffasern.

Das ältere deutsche Patent 1 300 824 beschreibt ein derartiges Verfahren, in welchem als obere zulässige Grenze für den primären Quellwert der Fasern 2400% angegeben werden, denn bei höheren Werten sei die Quellfähigkeit nicht mehr zu kontrollieren, es werde unmöglich, das nasse Papierblatt ohne Schwierigkeiten abzuschneiden, und die Blattbildung auf dem Sieb der Papiermaschine erfolgt unerträglich langsam. Die gleiche Beschreibung ist dem französischen Patent 1 375 035 zu entnehmen.

Diese obere Grenze läßt sich folgendermaßen erklären: Um Fasern mit hohem primären Quellwert tu erhalten, muß die Säurekonzentration im Spinnbad niedrig sein; dann entwickelt sich aber die Innere Struktur der Fasern nicht in einem solchen Crad, daß sie sich für die störungsfreie Papierherstellung eignen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren auch bei Fasern mit einem priinärcn Quellwcrt einzusetzen, der den Grenzwert von 2400% überschreitet und möglichst bis 10000°/« reicht, da dadurch qualitativ andere und zum Teil wesentlich verbesserte Produkte erhalten werden können. In dieser Aufgabe steckt implizit die Forderung, die Fasern mit einem derart hohen primären Qucllwert so darzustellen, daß die bisher beobachteten Nachteile, die deren Weiterverarbeitung behinderten, nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß durch Extrusionsspinnen von Viskose aus einer Düse mit einem effektiven Längen-zu-Durchmcsser-Vcrhältnis der Düsenlöcher von mehr als fünf gewonnene Fasern mit einem primären Qucllwert zwischen 2400 und 10 000% verwendet werden. Derartige Fasern lassen sich relativ leicht in einem stabilen Zustand erhalten, wenn man ein Spinnbad mit einer höheren effektiven Säurekonzcntration verwendet. Aus diesen Fasern läßt sich ohne Schwierigkeiten Papier herstellen, das um so nu-hr einem Textilstoff ähnelt, je höher der primäre Qudlwert der Fasern ist.

ίο Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Kombination der Herstellung von Reyon mit der Papi: ,--herstellung dar. Wenn man unvollständig reges■.:> rierte Fäden mit einem primären Quellwert von m<.^:;r als 2400 verwendet, die durch Verspinnen von V-.-kose von hoher Viskosität und hoher j-Zahl {■> Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chem. 3. Auflage, Bd. 18, 1967, S. 138, Abs. 1) in ■■. Spinnbad von niedriger Säurekonzentration her;· ■ stellt worden sind, erhält man nach dem Zerschr, den der Fäden und Dispergieren in Wasser auf <.·. ,-Siebmaschine einen Vliesstoff.

Im allgemeinen haben die Fäden eine restlich •-Zahl von 15 oder mehr, vorzugsweise von .. bis 40.

as Der primäre Quell wert der unvollständig regen., rierten Zellstoffäden wird folgendermaßen bestimm¹ Die Fäden (etwa 0,5 g, bezogen auf trockene Cell·; lose) werden 5 Minuten in destilliertes Wasser \n-. 20 C getaucht. Die so erhaltenen gequollenen Fii-

den werden 3 Minuten mit einer Kraft von 1000 O zentrifugiert, worauf man das Gewicht (W) der mn Wasser extrahierten Fäden bestimmt. Dann werden die Fäden im Ofen getrocknet, und das Gewich! (W_n) der ofengetrockneten Fäden wird bestimm!

Der primäre Quellwert wird aus der folgenden Gleichung berechnet

W W₁₁

100» ο = primärer Quellwert.

Zum Herstellen der Fasern eignen sich besonders die in neuerer Zeit entwickelten Glas- oder Porzellanspinndüsen, deren Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis der Düsenlöcher den geforderten Wert von 5 stets überschreitet. Die Ursache für diese Überlegenheit der Glas- oder Porzellanspi;hfldüsen läßt sich folgendermaßen erklären:

Gewisse Arten von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, zu denen auch Viskoselösungen zählen, dehnen sich beim Strangpressen aus einer Kapillare im Querschnitt aus. Diese Erscheinung, daß der Durchmesser des ersponnenen Fadens größer ist als derjenige des Spinnloches, wird als Barus-Effekt bezeichnet. Ferner wurde gefunden, daß der Grad der Querschnittsausdehnung der Viskoselösung umgekehrt zu dem Verhältnis von Länge zu Durchmesser .der Kapillare variiert.

Bei einer normalen Glasspinndüse beträgt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der einzelnen Spinnlöcher im allgemeinen 20 bis 30, während die effektive Spinnlochlänge bei Metal !spinndüsen im allgemeinen nur etwa doppelt so groß ist wie der Spinnlochdurchmesser. Infolgedessen dehnen sich Viskosefäden, die aus normalen Glasspinndüsen er-

6j spönnen werden, im Querschnitt weniger stark aus als solche, die mit den üblichen Metallspinndüsen ersponnen werden. Daher können bei der Glasspinndüse die Spinnlöcher in engeren Abständen vonein-

ander angeordnet werden als bei der Metallspinndüse.

Beim Naßspinnen hält das ersponnene Fadenkabel nach seinem Austritt aus der Spinndüse beim Durchgang durch das Spinnbad eine gewisse Menge Spinnbadflüssigkeit zurück. Das zurückgehaltene Volumen der Spinnbadfiüssigkeit ist proportional zu der tatsächlichen Oberfläche der Spinndüse, in die die Gesamtzahl der Spinnlöcher eingebohrt ist. Daher hält ein Fadenkabel, das aus einer normalen Glasspinndüse ersponnen ist, weniger Spinnbadfiüssigkeit zurück als ein Fadenkabel, das durch eine herkömmliche Metallspinndüse ersponnen worden ist, wenn beide Spinndüsen die gleiche Anzahl von Spinnlöchern aufweisen. Infolgedessen ist beim Spinnen in ein Spinnbad mit der gleichen Säurekonzentration die effektive Msnge der Spinnbadfiüssigkeit je Faden im Falle einer normalen Glasspinndüse erheblich geringer als im Falle der herkömmlichen Metallspinndüse. Dies ist die Ursache dafür, daß man unvoll- *o ständig regenerierte Fäden mit einem höheren primären Quellwerf bei Verwendung eines Spinnbades mit der gleichen Säurckonzentriition ohne Schwierigkeiten in einem stabilen Zustand mit Hilfe einer normalen Glasspinndüse, nicht aber mit Hilfe der herkömmlichen Metallspinndüse erhalten kann. Aus den so gewonnenei; Fasern läßt sich in der Siebmaschine leicht ein Papier herstellen, das wie ein Textilstoff aussieht.

Obwohl der oben beschriebene technische Fortschritt bei Verwendung einer normalen Glasspinndüse erzielt wird, ist die Glasspinndüse keine unbedingt erforderliche Voraussetzung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede Spinndüse verwendet werden, die zu einem geringen Barus-Effekt auf die Viskoselösung führt. Vorzugsweise verwendet man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Spinndüse, bei der das effektive Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Spinnlöcher mehr als 5 beträgt.

An dieser Stelle muß noch eine weitere wichtige Tatsache angeführt werden. Der primäre Quellwert unvollständig regenerierter Fasern nimmt schnell ab, nachdem die Fasern aus dem Spinnbad herausgenommen sind. Es hat sich nach längeren Untersuchungen gezeigt, daß diese Abnahme des primären Quellwertes mit der Einwirkung der Spinnbadfiüssigkeit auf die Fasern zu tun hat. weiche nach dem Spinnen noch auf den Fasern zurückbleibt. Um nun eine derartige Abnahme des primären Quellwertes zu verhindern, hat es sich als wirksam erwiesen, die Fasern unmittelbar nach dem Spinnen mit einer Lösung zu behandeln, die Natriumsulfat enthält, damit die Spinnbadflüssigkeit, die zwischen den Fasern enthalten* ist, ausgewaschen wiiü. Die Temperatur dieser Lösung sollte u'nt'fr 35" C liegen und die Konzentration des Natriumsulfats über 50 g pro Liter gewählt werden, da anderenfalls die Fasern zusammenkleben können und nicht ausreichend dispergieren, wenn sie rfach dem Schneiden in Dispersion gehen sollen.

Die Erfindung wird Nachfolgend in einigen Beispielen aufgezeigt. '

Beispiel! '

Viskose mit einem,'D, P. (DuTchschnittspolymerisationsgrad) von 460, einer ;-Zahl von 60 und einer nach der Methode der fallenden Kugel bestimmten Viskositiit von 270 Sekunden wird aus einer Glasspinndüse, bei der das Verhällnis von Länge zu Durchmesser 20 beträgt, in ein Spinnbad versponnen, das 16 g I Schwefelsäure, 0,4 g 1 Zinksulfat und 4OgI Natriumsulfat enthält und eine Temperatur von I iS C aufweist. Die Vcrweil/eit im Spinnbad betrügt 1,5 Sekunden, und man erhält unvollständig regenerierte Fäden mit einer restlichen ;-Zahl von 21 und einem primären Quellwert von 2050" u. Diese Fäden werden in ungetroeknetem Zustand zu Stapelfasern zerschnitten, die sofort in Wasser dispergiert und zu einem Papierblau verformt werden. Das nasse Blatt wird kontinuierlich gebleicht und getrocknet, aber nicht gepreßt. Der so erhaltene Vliesstoff weist den Fall von leichter Gaze oder Krepp auf. Die Kennwerte dos Produktes ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle.

Beispiel 2

Viskose mit einem D. P. \on 650, einer ;--Zahl von 65 und einer nach der Methode der fallenden Kugel bestimmten Viskosität von 490 Sekunden wird aus einer Glasspinndüse, bei der das Verhältnis von Länge zu Durchmesser 20 beträgt, in ein 30 C warmes Spinnbad \ersponncn. das 14 gl Schwefelsäure. 0.6 g I Zinksulfat und 60gl Natriumsulfat enthält. Man erhält unvollständig regenerierte Fäden mit einer restlichen ;-Zahl von 24 und einem primären Quellwert von 3100° n. Diese Fäden werden in ungctrockneteni Zustand zu Stapelfasern zerschnitten, die sofort in Wasser dispergiert und zu einem Papierblatt verformt werden. Das nasse Blatt wird gebleicht und nach mäßigem Vorpressen unter einem Druck von 20 kg cm getrocknet. Der so erhaltene Vliesstoff weist den Fall eines glatten Gewebes auf. Die Kennwerte dieses Produktes ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle.

Beispiel 3

Die im Beispie! 2 verwendete Viskose wird in ähnlicher Weise in ein 30 C warmes Spinnbad versponnen, das 13 g I Schwefelsäure. 0.7 g I Zinksulfat und 60gl Natriumsulfat enthält. Man erhält unvollständig regenerierte Fäden mit einer restlichen ;-Zahl von 29 und einem primären Quellwert von 6190" ■■>. Diese Fäden werden in ungetrocknetem Zustand zu Stapelfasern zerschnitten, die sofort in Wasser dispergiert und zu einem Papierblatt verformt werden. Das nasse Blatt wird gebleicht und nach mäßigem Vorpressen unter einem Druck von 15 kg cm getrocknet. Der so erhaltene Vliesstoff weist den Fall von Baumwollflanell auf. Die Kennwerte dieses Produktes ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle.

Beispiel 4

. Die im Beispiel 2 verwendete Viskose wird in ähnlicher Weise in ein 30 C warmes Spinnbad versponnen, das 12 gl Schwefelsäure, 0,8 g 1 Zinksulfat und 80 gl Natriumsulfat enthält. Man erhält unvollständig regenerierte Fäden mit einer restlichen -/-Zahl von 33 und einem primären Quellwert von 9200" 0. Diese Fäden werden in ungetrocknetem Zustand zu Stapelfasern zerschnitten, die sofort in Wasser dispergiert und zu einem Papierblatt verformt wer-

den. Das nasse Blatt wird gebleicht und nach niäb'igem Verpressen unter einem Druck von 5 kg cm getrocknet. Der so erhaltene VliesslolT weist dun lall eines HandluchstolFes aiii. Die Kennwerte dieses Produktes ergehen sich aus der nachfolgenden Ia-III

Beispiel 5

Die im Beispiel 2 verwendete Viskose wird in ein 3tl C warmes Spinnbad von niedriger Säurekonzentration versponnen, das 13.3 gl Schwefelsäure. I).dg I Zinksulfat und MIgI Natriumsulfat enthält. Man erhält unvollständig regenerierte Faden mit einer restlichen .--Zahl von 2n und einem primären Oui'ihvcrt vim 33(K)¹¹H. Ahnliche Fäden werden unmittelbar nach ihrem Austritt aus dem Spinnbad in einer vväBrigen Lösung, die K)IIg Natriumsulfat je Liter enthält und eine Temp:.'raiur von 15 C aufweist, behandelt. Der primäre Ouellvert der so behandelten, imvollsiändii! regenerierten Fäden beträgt 44(KI¹¹U. während er ohne diese Nachbehandlung nur 330(1" u beträgt.

Flächcngewicht.g. m^; Reiülänge (trocken).

km

ReiUlängc (naü). km Bruchdehnung

(trocken), " u .... Bruchdehnung

(nuß). ",. . Γ

Steifheit nach Clark

Beispiel

20

3,0 0,5

S 11

3(J

2,5 O.fi

¹J 12

7,1

50

2,0 0,8

14 20 3.5

24 28

Die oben angegebene Re.diänge ist der Mittelwert au* dem in Maschinenrichtunt; und dem in Querrichtung bestimmten Wert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Reyunpapier oder Vliesstoffen im Naßverfahren unter Verwendung wäßriger Suspensionin von unvollständig regenerierten, im Viskoseprozeß gewonnenen Zellstoffasern, dadurch gekennzeichnet, daß durch Extrusionsspinnen von Viskose aus einer Düse mit einem effektiven Längen-zuDurchmesser-Verhältnis der Düsenlöcher von mehr als fünf gewonnene Fasern mit einem primären Quellwert zwischen 2400 und 10 000% verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spinnfasern, die eine wäßrige Lösung mit mehr als 50gl Na₂SO₄ bei einer Temperatur unter 35° C unmittelbar nach Verlassen des Koagulationsbades durchlaufen haben, verwendet weiden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Glasspinndüse gesponnene Fasern verwendet werden.